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振弦式传感器智能调试系统的设计与实现
来源:本站整理  作者:佚名  2009-10-15 10:03:16




    系统不停地(或间歇地)激励传感器,使传感器输出频率信号,检测电路对信号进行放大、整形等调理,然后送单片机算出频率值并与设定值比较,若在误差范围之外,则单片机输出控制信号驱动步进电机A带动机械手沿钢弦拉直方向移动,以调整钢弦的松紧度,直到频率值落在误差范围内。
    频率调好后,看钢弦振动持续时间是否达标。在检测电路中,有一个信号幅度检测电路,当信号幅度低于设定值时,它会输出一个触发信号通知单片机.单片机据此可算出波形的持续时间,也就是钢弦振动持续时间,如果该时间小于设定值,则将结果显示在显示屏上,并驱动蜂鸣器报警,直到找出问题。
    波形毛刺的多少和大小反映波形的圆滑程度。自动判断该指标较困难,需将模拟波形进行A/D转换,然后对样值进行曲线拟合,根据样值点的误差和个数得出最后结论;也可用肉眼观察判断。
    如波形不圆滑,则单片机自动控制步进电机B使机械手做一定度数的转动(一般±51°即可)或按控制键控制,直到满意为止。上述调试步骤一般需重复1~2次,完成后就可固定钢弦,结束传感器的调试工作。整个调试流程如图2所示。

3 系统实现
    图中的标准信号产生电路实际上是一个频率可变的正弦信号发生器,用来产生与传感器频率相同(或成一定比例)的正弦信号,用以显示李沙育图形,一般可用函数器件构成,如ICL8038、XR2206和MAX038等。
    其中ICL8038器件可输出方波、正弦波和三角波,具有精度高,频率范围大等特点。系统选用ICL8038输出变化范围500 Hz~6 kHz的正弦波,实际应用证明性能良好。图3为ICL8038的典型应用电路。若采用普通51系列单片机(MCU),如AT89C52、AT89C51 等,则需外加A/D转换器才能进行圆滑程度的自动检测。

    显示屏用LED或LCD均可。系统采用串行控制带背光的14位LCD显示模块(LCM141),不仅简化电路,还节省MCU的端口线,使用效果良好。该系统在实现上的难点除了上述的波形自动判别外,还有对测试台上两个电机的控制。为了提高测量精度,要求机械手的移动精度小于0.1mm、转动精度小于0. 1°这就必须在步进电机与机械手之间加装减速机构;另外要注意调整测量的时序配合,一次调整测量后至少要延迟3 s再进行下次的测量。

4 结束语
    振弦式传感器是土木工程质量监测中的一个关键部件,其质量的好坏直接影响监测精度。为了克服因制造工艺导致的产品性能参数离散性大,每个传感器都需要单独调试和标定的缺点,改善靠人工调整钢弦,凭调试人员经验判断调试质量的传统调试方法,提高产品质量,设计了一个智能调试系统。该系统主要南带机械手的调试台、示波器、激励电路、检测电路、控制电路、显示电路和MCU等要素组成。试验表明,系统运行正确,缩短了调试时间,提高了产品质量,具有较高的实用价值。

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